抑制屈曲支撐(BRB)及采用BRB的鋼框架抗震性能分析與設計.pdf

1、本文采用我國Q235B鋼和兩種無粘結材料設計制作了四組八個抑制屈曲支撐試件，并進行了擬靜力試驗研究，同時基于ANSYS對抑制屈曲支撐構件進行了有限元分析，分析了其構造形式對構件性能的影響。采用靜力和動力彈塑性分析的方法，對抑制屈曲支撐鋼框架抗震性能進行了分析，并與普通支撐鋼框架的抗震性能進行了對比。針對抑制屈曲支撐構件及其鋼框架的延性性能目標，對抑制屈曲支撐鋼框架進行了抗震性能設計?？偨Y全文研究成果，提出了抑制屈曲支撐及其鋼框架結構的設

2、計建議。具體完成了如下工作：
　?。?）進行了八個采用我國Q235B鋼制作的抑制屈曲支撐試件的擬靜力試驗，主要研究我國生產的Q235B鋼和兩種無粘結材料是否適合抑制屈曲支撐的加工制作和性能要求。提出了選擇無粘結材料和確定無粘結材料厚度的方法，以保證內核單元的多模態(tài)穩(wěn)定性能，并降低拉壓承載力的不平衡。詳細闡述了抑制屈曲支撐的加工制作過程，分析了如何采用合理的構造形式保證支撐的穩(wěn)定性能，提高支撐的滯回耗能性能。著重分析了采用不同節(jié)點連

3、接形式時試件的失效模式和破壞機理，研究了同類試驗沒有涉及的鉸接節(jié)點形式，觀察連接部位是否先于支撐構件破壞，了解支撐整體性能的薄弱環(huán)節(jié)。并基于我國規(guī)范給出了外伸段鋼板寬厚比的限值；
　　（2）研究了抑制屈曲支撐在擬靜力荷載作用下的性能，包括：滯回性能、恢復力模型、最大延性、累積延性、初始剛度和剛度退化等重要參數(shù)。通過試驗所得的滯回曲線求得構件的耗能量、耗能比及等效阻尼比，衡量構件的耗能能力。分析了內核單元與外包鋼管混凝土的共同工作性

4、能。推導了考慮到抑制屈曲支撐試件存在初始缺陷，焊接殘余應力影響時，不同節(jié)點連接形式支撐構件的穩(wěn)定承載力，研究了端部節(jié)點連接形式對支撐整體穩(wěn)定和滯回性能的影響。分析了支撐屈服后剛度、拉壓強度調整系數(shù)、耗能量、耗能比和等效粘滯阻尼系數(shù)與支撐延性系數(shù)的關系。系統(tǒng)比較了十字形截面和一字形截面內核單元抑制屈曲支撐加工制作的難易和滯回耗能性能的差異；
　?。?）給出了抑制屈曲支撐整體穩(wěn)定和內核單元多模態(tài)穩(wěn)定承載力驗算公式。采用理論推導和有限元

5、分析的手段研究了約束系數(shù)和初始缺陷對抑制屈曲支撐整體穩(wěn)定性能的影響。討論了內核單元多模態(tài)屈曲產生的原因及其導致的支撐受力過程中性能的改變，著重分析了支撐內核單元與外包鋼管混凝土之間間隙的大小對支撐構件受力性能的影響。對支撐外包約束單元抗剪承載力和外伸連接段扭轉和彎曲穩(wěn)定承載力進行驗算。分析了影響支撐延性性能的因素，將試驗結果與理論分析的結果進行了對比；
　?。?）給出了抑制屈曲支撐提高鋼框架結構抗震性能作用的量化指標。將能力譜法引

6、入抑制屈曲支撐鋼框架的分析中，討論了采用考慮高階振型影響的Pushover分析側向力加載模式和結構位移形狀向量對提高能力譜法分析精度的作用。討論了支撐選取方式對結構體系地震響應的影響，分析了分別基于支撐與框架剛度比、結構層間位移角的分布和結構層間剪力的分布選取支撐時，結構體系抗震性能的差異，并研究了支撐內核單元采用不同屈服強度的鋼材（極低屈服點鋼和我國的Q235B鋼）對結構地震響應產生的影響。本文對抑制屈曲支撐和普通鋼支撐的穩(wěn)定性能、延

7、性和耗能能力及其鋼框架結構的抗側力和抗震性能作了系統(tǒng)的對比分析，針對哈爾濱地區(qū)一棟20層的實際工程，對分別布置普通鋼支撐與抑制屈曲支撐時鋼框架結構的抗震性能進行了對比分析。
　　（5）分析了結構體系及抑制屈曲支撐構件的延性與結構總的有效阻尼比的關系。給出了基于我國規(guī)范要求的抑制屈曲支撐鋼框架中支撐延性需求的估算方法以及結構最大樓層延性與最大整體延性的關系?；谝种魄武摽蚣艿难有孕阅苣繕耍o出了基于與延性相關的變形和能量的抗震